Способ комплексной очистки шахтных вод



Владельцы патента RU 2666859:

Акционерное общество "Уралэлектромедь" (RU)

Изобретение может быть использовано в технологии очистки шахтных вод от меди, никеля, марганца и солей жесткости для получения воды хозяйственно-питьевого назначения вплоть до норм, предъявляемых к питьевой воде. Способ осуществляют путем комплексной многоступенчатой очистки воды. На первой стадии шахтные воды фильтруют через загрузку кварцевого песка крупностью 0,8-2,0 мм, на второй стадии медь, никель и марганец извлекают в трех и более сорбционных фильтрах аминодиацетатным ионитом с расходом 5-10 удельных объемов по загрузке одного фильтра. Затем шахтные воды обрабатывают 20%-ным раствором карбоната натрия до рН 6,5-8,5. Образующиеся карбонаты кальция и магния удаляют на стадии ультрафильтрации и очищенные воды обеззараживают ультрафиолетовым излучением. Способ обеспечивает комплексную очистку шахтных вод от загрязняющих элементов с высокой эффективностью удаления примесей. 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к способам очистки шахтных вод от тяжелых металлов, преимущественно от меди, никеля и марганца, а также от солей жесткости (кальция и магния), и может быть использовано для получения воды хозяйственно-питьевого назначения благодаря высокой эффективности удаления обозначенных примесей.

Известен способ очистки шахтных вод от кальция и магния с помощью фильтрации через неорганический сорбент - прокаленную опоку, получаемую путем обжига глиноземистой опоки фракций <0,5 мм и 0,5-1,0 мм в массовом соотношении 5 к 2 соответственно до температуры 1000-1100°С [1]. К недостаткам указанного способа следует отнести низкую степень извлечения опокой ионов меди, никеля и марганца из шахтной воды, а также невозможность проведения регенерации сорбента в силу особенностей его состава, что приводит к необходимости утилизации отработанного материала и его постоянной замены.

Известен способ очистки шахтных вод от загрязнений, включая медь, никель, марганец, и соли жесткости, с помощью обратного осмоса, при котором происходит разделение потока воды под давлением 2,0-2,5 МПа на глубокодеминерализованный пермеат и концентрат [2]. К недостаткам данного способа относится необходимость специальной реагентной подготовки шахтной воды, что включает в себя добавление коагулянта для осаждения взвешенных веществ, метабисульфата натрия для связывания свободного хлора, разрушающего мембраны установки обратного осмоса, антинакипина и серной кислоты для предотвращения отложения солей жесткости и солей железа, марганца соответственно на мембранах установки. Это требует установки дополнительного оборудования и средств контроля дозирования реагентов, ведет к дополнительным экономическим затратам. Общий недостаток схем с обратным осмосом - необходимость утилизации концентратов с установки обратного осмоса, которые возможно обезвредить лишь упариванием с получением сухих солей.

Известен способ очистки подземных вод от марганца и солей жесткости путем окисления соединений первого кислородом воздуха и фильтрацией на инертной загрузке с последующим умягчением 4%-ным раствором гидроксида натрия [3]. К недостаткам известного способа необходимо отнести невозможность очистки воды от меди и никеля, а также высокую стоимость щелочи, используемой для ее умягчения.

Существует способ очистки воды от марганца путем фильтрации через загрузку термически модифицированной при 400-600°С марганцевой руды карбонатного типа, которая одновременно является катализатором окисления марганца до малорастворимого соединения [4]. Однако данный способ не предполагает очистку шахтных вод от меди, никеля и солей жесткости. Кроме этого каталитическая загрузка чувствительна к уровню рН исходной воды: при рН<6,0 возможно ее растворение с выносом ионов марганца в отфильтрованную воду.

Наиболее близким к заявляемой технологии очистки шахтных вод является способ извлечения меди и железа из них с помощью сорбции на аминодиацетатном ионите (ионообменная смола) АНКБ-35 в Н+-форме с последующей десорбцией смолы серной кислотой с получением концентрированных элюатов [5]. В данном способе происходит концентрирование ионов меди с 0,15 г/дм3 в исходной шахтной воде до 4,60 г/дм3 в элюате, железа - с 0,88 до 5,28 г/дм3. Здесь же предложен метод увеличения селективности извлечения меди с целью получения более чистых медьсодержащих элюатов, что достигается гидролитическим осаждением железа при рН=3,5 перед стадией сорбционной очистки. К недостаткам данного способа следует отнести отсутствие информации по комплексной очистке никеля и марганца на указанной ионообменной смоле, несмотря на схожий с медью и железом механизм извлечения данных металлов.

Задачей предлагаемого изобретения является очистка шахтных вод от ионов меди, никеля и марганца с их последующим умягчением, что может быть использовано в комплексной очистке шахтных вод от любых примесей.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе шахтная вода проходит через несколько стадий очистки. На первой стадии, фильтрации через загрузку кварцевого песка крупностью 0,8-2,0 мм, происходит улавливание механических примесей. На второй стадии медь, никель и марганец извлекаются в сорбционных фильтрах аминодиацетатным ионитом с расходом 5-10 удельных объемов по загрузке одного фильтра. Для получения чистых никелевых элюатов, которые можно использовать в производстве никеля сернокислого, предусмотрена обработка шахтной воды через три и более ступени фильтров, загруженных ионитом. Селективное извлечение ионов никеля происходит на фильтре второй ступени. После сорбционной очистки шахтную воду обрабатывают 20%-ным раствором карбоната натрия, что позволяет корректировать уровень рН воды до 6,5-8,5, а также снизить содержание солей жесткости после начала их выноса с ионообменной смолы. Образующиеся карбонаты кальции и магния удаляют на стадии ультрафильтрации. Очищенные воды обеззараживают ультрафиолетовым излучением.

Суть предлагаемого изобретения поясняется примерами.

Пример 1

Шахтная вода подвергалась очистке, включающей следующие стадии:

1) очистка от механических примесей на фильтре, загруженном кварцевым песком;

2) сорбционная очистка от меди, никеля и марганца на фильтрах, загруженных аминодиацетатным ионитом;

3) корректировка уровня рН воды и ее умягчение 20%-ным раствором карбоната натрия;

4) ультрафильтрация воды для удаления взвеси карбонатов кальция и магния;

5) обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением;

6) регенерация смолы 5%-ным раствором соляной кислоты с получением никельсодержащего элюата.

Извлечение меди в данном случае достигло 98%, никеля - 95%, марганца - 99%. В результате умягчения удалось удалить до 95% кальция и до 40% магния. Составы исходных и очищенных шахтных вод в сравнении с требованиями санитарных норм и правил приведены в таблице 1.

Пример 2

Шахтная вода подвергалась очистке, включающей стадии аналогичные примеру 1, кроме:

6) регенерация смолы 10%-ным раствором серной кислоты с получением никельсодержащего элюата.

Показатели извлечения примесей аналогичны примеру 1. После регенерации смолы получены элюаты с большим содержанием по никелю на 10% и меньшим по марганцу на 6%, чем после регенерации соляной кислотой, что делает более предпочтительным использование серной кислоты. Из полученного раствора никель может быть извлечен упариванием с получением семиводного сульфата никеля по ГОСТ 4465-74.

Пример 3

Шахтная вода подвергалась очистке, включающей стадии аналогичные примеру 1, но дополнительно было проведено:

7) химическое обеззараживание воды 34%-ным раствором гипохлорита натрия. Показатели извлечения примесей и качество очищенной воды аналогичны примеру 1.

Источники информации

1. Шувалов Ю.В., Кузьмин Д.Н., Грищенко А.Е., Волковская С.Г. Способ очистки шахтных вод // Патент РФ №2260565 от 21.10.04. Опубл. в бюл. №26, 20.09.2005.

2. Янковский Н.А., Степанов В.А. Способ получения глубокодеминерализованной воды // Патент РФ №2281257 от 07.09.2004 г. Опубл. в бюл №6, 10.08.2006.

3. Журба М.Г., Говорова Ж.М., Говоров О.Б., Амосова Э.Г., Долгополов П.И., Роговой В.А., Журавлев С.П. Способ очистки подземных вод от железа, марганца и солей жесткости // Патент РФ №2285669 от 14.05.2005. Опубл. в бюл. №29, 20.10.2006.

4. Бочкарев Г.Р., Белобородое А.В., Пушкарева Г.И., Скитер Н.А. Способ очистки воды от марганца // Патент РФ №2184708 от 15.01.2001. Опубл. в бюл. №19 10.07.2002.

5. Черный М.Л. Сорбционное извлечение редкоземельных и цветных металлов из шахтных вод и пульп: дис. … канд. техн. наук: 05.17.02 / М.Л. Черный; Уральский государственный технический университет. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005. - 142 с.: ил. (На правах рукописи).

6. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. СанПиН 2.1.4.1074-01. - М., 2002. - 62 с.

Способ комплексной очистки шахтной воды, включающий стадии механической очистки и сорбции меди на аминодиацетатном ионите, отличающийся тем, что на первой стадии шахтные воды фильтруют через загрузку кварцевого песка крупностью 0,8-2,0 мм, на второй стадии медь, никель и марганец извлекают в трех и более сорбционных фильтрах аминодиацетатным ионитом с расходом 5-10 удельных объемов по загрузке одного фильтра, затем шахтные воды обрабатывают 20%-ным раствором карбоната натрия до рН 6,5-8,5, образующиеся карбонаты кальция и магния удаляют на стадии ультрафильтрации и очищенные воды обеззараживают ультрафиолетовым излучением.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для умягчения и очистки жесткой, питьевой воды от ряда неорганических и органических примесей как в домашних, так и в производственных условиях.

Настоящее изобретение относится к технической области очищения жидкости, а именно к возможности очистки природной или водопроводной воды от солей жесткости, что приводит к умягчению воды, кроме этого изобретение направлено на дополнительное очищение от вредных и нерастворимых примесей, таких как тяжелые металлы, взвешенные частицы и другие.

Изобретение относится к способу снижения содержания общего органического углерода в сточных водах, полученных в результате процесса получения оксида олефина. Способ включает контактирование водной смеси М1, содержащей оксигенат, который представляет собой антрахинон и/или производные антрахинона, с адсорбирующим средством, адсорбцию части оксигената на адсорбирующем средстве, отделение водной смеси М2 от адсорбирующего средства, причем смесь М2 является обедненной адсорбированным оксигенатом, выделение оксигената из смеси М2 посредством подвергания смеси М2 обратному осмосу в узле обратного осмоса, содержащем мембрану обратного осмоса, с получением водной смеси М3, обедненной этим оксигенатом.

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкости и используется в основном совместно с фильтрами кувшинного типа, которые применяются практически везде, где есть необходимость получения чистой питьевой воды.
Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении алмазосодержащих кимберлитовых руд, характеризующихся высоким содержанием глинистых материалов, преимущественно сапонита, добываемых на месторождениях Архангельской области РФ.

Изобретение относится к области очистки воды, технологических жидкостей, смазочно-охлаждающих жидкостей, моющих растворов от содержащихся в них взвешенных примесей и может быть использовано на станциях водоподготовки и промышленных производствах.

Изобретение относится к области медицины, а именно к медицинской технике и дезинфектологии, и предназначено для стерилизации медицинских и стоматологических инструментов.

Изобретение относится к санитарно-техническому оборудованию и может быть использовано в системе хозяйственно-питьевого водоснабжения жилых и производственных помещений, дачных участков, а также в пассажирском железнодорожном транспорте.

Заявленное изобретение относится к опреснению воды вакуумным дистилляционным методом и может быть использовано для опреснения и обезвреживания непригодной для употребления воды в районах с большим количеством солнечных дней.

Изобретение относится к ионообменным материалам, способным удалять радионуклиды из воды. Способ селективного удаления радионуклидов стронция из водного потока, содержащего катионы стронция и по меньшей мере один из катионов натрия, калия, кальция или магния, заключается в приведении водного потока в контакт с аморфным силикатом титана, который получают в результате контактирования раствора растворимой соли титана с силикатом натрия и достаточным количеством щелочи при интенсивном перемешивании.

Настоящее изобретение относится к способу получения анионообменных и хелатирующих смол. Описан  способ получения анионообменной или хелатирующей смолы, включающий в себя: i) проведение взаимодействия винилового ароматического полимера с нитросоединением с образованием полимера, содержащего в своей структуре повторяющееся структурное звено, содержащее в своем составе ароматический кольцевой фрагмент, замещенный нитрогруппой, в котором нитросоединение содержит в своей структуре в интервале 1-12 углеродных атомов при условии, что альфа (α) углеродный атом несет, по меньшей мере, один атом водорода и ii) восстановление нитрогруппы с образованием амино-алифатической функциональной группировки.

Изобретение относится к способу восстановления скандия и ионов, содержащих скандий, из сырьевого потока, который может представлять собой, без какого-либо ограничения, щелок или пульпу от выщелачивания.

Изобретение относится к области получения ионообменных материалов и сорбентов. Предложен способ получения волокнистого ионита для извлечения скандия, включающий аминирование полиакрилонитрильного волокна 35-40%-ным раствором этиленамина при температуре 90-100°C, и фосфорилирование аминированного волокна фосфористой кислотой в кислой среде в присутствии формалина при температуре 90-100°C в течение 4,5-5 часов.
Изобретение относится к получению сорбентов для извлечения ионов металлов из водных сред. Предложен способ получения сорбента рутения, заключающийся в осуществлении процесса сорбции сульфид-ионов на гранулированном макропористом анионите с последующей конденсацией сорбированных сульфид-ионов с формальдегидом.

Изобретение относится к способу получения высокочистых соединений 177Lu, свободных от носителя, для медицинских целей и/или диагностических целей. Способ получения соединений 177Lu из соединений l76Yb, облучаемых тепловыми нейтронами, включает введение в первую колонку, заполненную катионообменным материалом, исходных веществ, растворенных в минеральной кислоте и содержащих l77Lu и 176Yb в примерном массовом соотношении от 1:102 до 1:1010, замену протонов катионообменного материала на ионы аммония с использованием раствора NH4Cl, промывку катионообменного материала водой, соединение выходного отверстия первой колонки и входного отверстия второй колонки, введение воды и хелатообразующего агента во входное отверстие первой колонки, чтобы элюировать соединения 177Lu из первой и второй колонок, определение уровня радиоактивного излучения на выходе второй колонки для подтверждения элюирования соединений 177Lu, сбор первого элюата 177Lu из выходного отверстия второй колонки в сосуд, протонирование хелатообразующего агента, загрузка конечной колонки путем непрерывной подачи полученного элюата l77Lu во входное отверстие конечной колонки, промывку от хелатообразующего агента разбавленной минеральной кислотой, удаление следов ионов других металлов из раствора l77Lu путем промывки катионообменного материала конечной колонки минеральной кислотой в разных концентрациях и элюирование ионов 177Lu из конечной колонки с помощью высококонцентрированной минеральной кислоты.

Изобретение относится к области ионного обмена и может быть использовано для извлечения индия из растворов и при получении веществ особой чистоты. Предложены два варианта способа получения комплексообразующего сорбента.

Изобретение относится к получению сорбентов. Предложенный способ получения предусматривает нейтрализацию резорцина раствором гидроксида щелочного металла, введение формальдегида и карбоната кальция в реакционную смесь.

Изобретение относится к области ионного обмена. Предложен способ получения адаптивно-селективного ионообменного материала, который включает приготовление темплатсодержащей фазы, мономерной смеси, введение мономерной смеси в приготовленную темплатсодержащую фазу при перемешивании и повышенной температуре.

Изобретение может быть использовано для получения растворов ферроцианида лития, который применяется в синтезе нормальных ферроцианидов переходных металлов (Cu2+, Ni2+, Co2+, Zn2+, Fe3+ и др.) общей формулы Ме2[Fe(CN)6].

Изобретение относится к технологии получения бис(2-алкилтио-этил)аминовых лигандов катализаторов для тримеризации этилена в 1-гексен. .

Изобретение относится к области очистки морской воды, а именно к устройствам для обезвреживания судовых балластных вод. Установка может быть использована в качестве штатного судового оборудования для обезвреживания балластной воды, а также как образец-прототип технологии при проведении береговых или морских испытаний с целью последующей сертификации в IMO. Установка для обезвреживания судовых балластных вод включает по меньшей мере один фильтр, содержащий размещенный в его корпусе фильтрующий элемент в виде спирально навитой на каркас проволоки треугольного сечения, устройство генерации ионов меди, блок озонирования, блок ультрафиолетового облучения, дозатор биоцида, систему мониторинга и управления, насосы, трубопроводы и запорную арматуру. Установка выполнена в виде многофункционального модуля, в котором элементы установки в виде устройства генерации ионов меди, блока озонирования и блока ультрафиолетового облучения заключены в корпусе размещенного в нем фильтра. Для этого фильтр выполнен с возможностью подачи обрабатываемой воды вовнутрь фильтрующего элемента, установленного по оси фильтра, через сквозные окна, образованные в нижнем днище корпуса фильтра, и последующего вывода обработанной воды на выход из фильтра через окна, образованные в его промежуточном днище. Фильтрующий элемент закреплен между упомянутыми днищами и изготовлен из преимущественно титановой проволоки треугольного сечения путем навивки на титановый каркас с отверстиями таким образом, что основание треугольника в сечении проволоки обращено по направлению вовнутрь фильтрующего элемента. Вершина треугольника при этом обращена наружу. Внутри фильтрующего элемента коаксиально с его продольной осью размещена с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении турбина, содержащая не менее двух спиральных лопастей геликоидной формы, закрепленных по торцам в опорных дисках и снабженных медными щетками, установленными соприкасающимися с внутренней поверхностью фильтрующего элемента. Щетки в совокупности представляют собой устройство генерации ионов меди. Блок ультрафиолетового облучения размещен вокруг фильтрующего элемента в кольцевом зазоре между наружной поверхностью фильтрующего элемента и внутренней стенкой корпуса фильтра и состоит из расположенных по кругу ультрафиолетовых ламп, защищенных кварцевыми чехлами, верхний торец которых сообщен с атмосферой. Блок также содержит озоногенерирующую камеру, образованную пространством внутри кварцевого чехла вокруг ультрафиолетовой лампы и выполненную с возможностью принудительной утилизации озона. В качестве дозатора биоцида использован бромселективный фильтр, который расположен на верхнем днище, в виде крышки модуля, на выходе воды из фильтра, и выполнен с возможностью протока через него морской воды. Морская вода предварительно прошла очистку на фильтрующем элементе, обработку ультрафиолетовыми лучами и обогащенной ионами меди. Вход воды в фильтр организован через дренажную перегородку в крышке модуля, проницаемую для морской воды и непроницаемую для частиц бромселективной фильтрующей загрузки. В состав установки введен установленный в трубопроводной магистрали на выходе воды из модуля водовоздушный эжектор, с воздушной полостью которого сообщена нижняя полость озоногенерирующей камеры. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы оборудования в отношении качества очистки морской воды и снижение удельных затрат (трудовых, энергетических, материальных) при одновременном обеспечении экологической и санитарной безопасности человека и окружающей среды. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение может быть использовано в технологии очистки шахтных вод от меди, никеля, марганца и солей жесткости для получения воды хозяйственно-питьевого назначения вплоть до норм, предъявляемых к питьевой воде. Способ осуществляют путем комплексной многоступенчатой очистки воды. На первой стадии шахтные воды фильтруют через загрузку кварцевого песка крупностью 0,8-2,0 мм, на второй стадии медь, никель и марганец извлекают в трех и более сорбционных фильтрах аминодиацетатным ионитом с расходом 5-10 удельных объемов по загрузке одного фильтра. Затем шахтные воды обрабатывают 20-ным раствором карбоната натрия до рН 6,5-8,5. Образующиеся карбонаты кальция и магния удаляют на стадии ультрафильтрации и очищенные воды обеззараживают ультрафиолетовым излучением. Способ обеспечивает комплексную очистку шахтных вод от загрязняющих элементов с высокой эффективностью удаления примесей. 1 табл., 2 пр.

Наверх